山東廣電網(wǎng)絡(luò)濟(jì)南分公司 王強(qiáng)元

濟(jì)南市區(qū)數(shù)字電視整體轉(zhuǎn)換工作已于2010年底基本完成，我們郊縣的數(shù)字電視業(yè)務(wù)自去年年初也已經(jīng)開展，作為基層的技術(shù)工作人員，現(xiàn)在急需掌握的是數(shù)字電視信號的傳輸原理、測量方法、調(diào)試技術(shù)以及故障排除等新業(yè)務(wù)知識。作為我們基層分公司的業(yè)務(wù)帶頭人，這兩年也在積極的補習(xí)數(shù)字電視業(yè)務(wù)知識，并將具體的實踐經(jīng)驗和對鄉(xiāng)鎮(zhèn)站的業(yè)務(wù)培訓(xùn)做一總結(jié)，本文先來介紹一下數(shù)字電視信號中幾個重要指標(biāo)的測量。

數(shù)字電視是一個龐大的系統(tǒng)。它包括在信源、信道、信宿三個方面都要實現(xiàn)數(shù)字化處理。與之相對應(yīng)的數(shù)字電視測試大致分為四個層次，即應(yīng)用層、協(xié)議層、傳輸層、物理層。應(yīng)用層測試主要針對于節(jié)目的制作和播出環(huán)節(jié)，在這個環(huán)節(jié)需要能提供多功能、多標(biāo)準(zhǔn)測試平臺的測試儀器，對數(shù)字電視音頻基帶信號進(jìn)行質(zhì)量測試。協(xié)議層測試主要用于衡量設(shè)備對于標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議的符合性，要求此類儀器盡可能多的具有當(dāng)前通用協(xié)議，進(jìn)行協(xié)議測試，如MPEG-2、MPEG-4、H.264/AVC和VC-1等。傳輸層測試用于評估各種調(diào)試方式的調(diào)試性能，如星座圖、調(diào)制誤差率、誤碼率等。物理層測試包括具體的物理接口測試，如輸出功率、端口阻抗、回波損耗等。我們的外線技術(shù)人員經(jīng)常用到的是它的傳輸層和物理層，與之相對應(yīng)的測量參數(shù)有平均功率電平、誤碼率BER、調(diào)制誤差率MER、星座圖、突發(fā)噪聲等，而最簡單實用、又能最直觀的反映信號傳輸優(yōu)劣的是平均功率電平、誤碼率BER和調(diào)制誤差率MER這三個測試指標(biāo)。

1.平均功率電平

由于與模擬信號打交道的時間較長，我們的一線工作人員經(jīng)常將數(shù)字信號的電平測量與模擬信號的電平測量相混堯，甚至用模擬的場強(qiáng)儀去測量數(shù)字信號電平，這是不對的。數(shù)字電視平均功率電平和模擬信號的電平是完全不同的兩個概念，在模擬電視信號中是以圖像載波和伴音付載波組成的復(fù)合電視信號，它的大小是以圖像載波的信號峰值電平來表示。然而，在數(shù)字電視中傳輸?shù)氖敲}沖信號，在8MHz頻帶內(nèi)有無數(shù)脈沖信號，我們是將它看成一個噪聲頻譜，用噪聲功率的概念，以每赫噪聲功率給予積分的方式求得所謂頻道功率，為了設(shè)計使用方便仍然用電平來表示，常用dBuv，故稱做數(shù)字平均功率電平或簡稱數(shù)字電平。這與一般的所謂電平是有區(qū)別的。所以不能用模擬電平表測量數(shù)字頻道電平，把結(jié)果進(jìn)行修正當(dāng)作數(shù)字頻道電平，而只能用數(shù)字表測量數(shù)字頻道平均功率電平，測量時應(yīng)當(dāng)把頻率設(shè)定在該頻道的中心頻率處。

濟(jì)南市用的是64QAM調(diào)制的數(shù)字電視信號，在用戶端電纜信號系統(tǒng)出口處要求：信號電平為47～80dBμV，因為同系統(tǒng)中傳輸有8套模擬頻道，所以要求數(shù)字信號電平要比模擬頻道電平低10dB。這是因為對于64QAM調(diào)制的數(shù)字電視信號，其頻道內(nèi)統(tǒng)計峰值電平比平均功率高10dB，為避免放大器失真，產(chǎn)生互調(diào)干擾，需要將數(shù)字頻道的峰值電平調(diào)整到和模擬頻道的峰值電平同樣的大小，所以要將64QAM調(diào)制的數(shù)字頻道平均功率比模擬頻道的峰值電平設(shè)置的低10dB。數(shù)字相鄰頻道間最大電平差為≤3dB，數(shù)字頻道與相鄰模擬頻道間最大電平差為≤13dB。為減少非線性失真，建議光接收機(jī)輸出口電平≤103dB，干線放大器輸入電平不小于放大器要求的最低屬入電平（一般要求不小于75dB），以保證合格的C/N，同樣為避免非線性失真，干放的輸出口電平也要不大于干放所要求的最大輸出電平值。

2.誤碼率BER

誤碼率BER的定義是誤碼的比特數(shù)與傳輸?shù)目偙忍財?shù)之比。數(shù)字電視信號是離散的信號，接收到的數(shù)字電視信號要么是穩(wěn)定、清晰的圖像，要么就是中斷（包括馬賽克、靜幀），具有“斷崖效應(yīng)”的特點。信號的這種變化，只與傳輸?shù)恼`碼率有關(guān)，所以把誤碼率作為衡量系統(tǒng)信號質(zhì)量劣變程度的最重要的指標(biāo)。精確地測量BER可能需要比較長的時間。在一個比特率為30Mb/s的數(shù)字視頻碼流中，若BER為1x10-8的話，每3.3秒才出現(xiàn)1個誤比特，在平均的意義上要捕捉足夠的誤碼來形成統(tǒng)計準(zhǔn)確的BER就要好幾分鐘，在遇到較低的BER時甚至需要幾小時。BER只反映嚴(yán)重到造成誤碼的調(diào)制損傷，對數(shù)字調(diào)制中的細(xì)節(jié)問題仍然是不敏感的。一個好的BER表明的是合適的業(yè)務(wù)傳送，一個壞的BER強(qiáng)調(diào)的是受損傷的業(yè)務(wù)，但是看不出造成問題的具體原因。這就要求我們維護(hù)人員在排查故障時要全面的分析原因。建議使用專門測試數(shù)字信號指標(biāo)的儀器來分析、排查故障。

BER通常用10的負(fù)多少次方表示，例如：在一萬位數(shù)據(jù)中出現(xiàn)一位差錯，即誤碼率為萬分之一，即BER=1.00E-4。對于機(jī)頂盒接收端，一般來說，只要BER<1.00E-5就能正常接收（可能偶有馬賽克現(xiàn)象），BER=1.00E-4基本就無法看了，BER數(shù)值越小，信號質(zhì)量越好。一般儀器能夠顯示的BER最小值是1.00E-9，再小也是以1.00E-9來顯示。

3.調(diào)制誤差率MER

調(diào)制誤差率MER是信號理想的矢量幅度和與信號誤差矢量幅度和之比，以dB表示，即：MER=10×Log(符號平均功率/誤差平均功率)dB。MER包含信號的所有類型的損傷，例如：各種噪聲、載波泄漏、I/Q幅度不平衡、I/Q相位誤差，相位噪聲等。MER是對數(shù)字調(diào)制信號的總體質(zhì)量描述的參數(shù)，它反映的是實際信號與理想信號之間的偏離程度?？梢哉f這一參數(shù)給出了信號劣化的總體情況，是反映系統(tǒng)性能和決定解調(diào)性能的重要參數(shù)。MER是調(diào)制誤差率，決不能叫調(diào)制誤碼率，因為它是表征信號尚未誤碼時的噪聲干擾狀態(tài)，我們可以此來審定數(shù)字電視信號圖像質(zhì)量。如64QAM的數(shù)字電視信號在23～24dB圖像就會出馬賽克，23dB以下會隨時斷線，甚至無法收看，在25dB以上是圖像就正常，考慮到系統(tǒng)的穩(wěn)定性和測量誤差，因此DVB-C標(biāo)準(zhǔn)要求MER應(yīng)大于27dB。

MER與BER之間存在懸崖效應(yīng)的關(guān)系。數(shù)字信號與模擬信號相比，不僅傳輸圖像的清晰度高，而且抗干擾能力強(qiáng)。當(dāng)數(shù)字信號和模擬信號同時受到干擾時，隨著噪聲和干擾信號的增加，模擬信號圖像會逐漸惡化，有一個漸變的過程。而數(shù)字信號不同，小的干擾信號不會對數(shù)字信號有影響，當(dāng)干擾逐漸加大，出錯的數(shù)據(jù)超過了糾錯編碼的錯誤糾錯能力，數(shù)字信號出現(xiàn)誤碼，圖像出現(xiàn)馬賽克。這個變化是在一個門限處產(chǎn)生的，速度很快，這種特性叫數(shù)字信號的懸崖效應(yīng)。所以當(dāng)MER隨著干擾的增加逐漸降低時，開始BER保持不變，但當(dāng)干擾增加到一定程度，MER繼續(xù)下降，BER開始增加，于是產(chǎn)生了誤碼。

以上介紹的是數(shù)字電視信號測量中最基本和最常用的三個基本參數(shù)，其中誤碼率是最主要的指標(biāo)。欲保證數(shù)字信號的質(zhì)量，最主要的是要保證一定的誤碼率，欲保證一定的誤碼率，就必須保證一定的載噪比CNR。在噪聲功率一定的情況下，欲保證一定的CNR就必須保證一定的載波電平，也就是說正確的電平設(shè)置是為最終保證合格的誤碼率服務(wù)的。因此傳輸線路中的一個重要環(huán)節(jié)就是正確的設(shè)置各個重要端口的輸出電平，電平的設(shè)置也著重于電平的調(diào)試與測量。人們通過電平的設(shè)置來保證一定的誤碼 率，這就是把較為復(fù)雜的數(shù)字信號的測量轉(zhuǎn)化成為對電平的準(zhǔn)確測量和調(diào)試。